耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是全球公共卫生领域的重大威胁。据《柳叶刀》2024年报道，1990年至2021年间，MRSA导致的死亡人数增加了127%，从57,200人上升至130,000人，是死亡率增幅最大的耐药菌。传统抗生素如万古霉素的治疗失败率已超过50%，新型药物也面临耐药性挑战，亟需开发创新的治疗策略。

近日，来自军事医学研究院的研究团队在Nature Communications期刊发表了题为“Targeting phenol-soluble modulin α3-driven M1 macrophage polarization and necroptosis mitigates MRSA infection in mice”的研究论文。该研究首次揭示了MRSA关键毒力因子PSMα3驱动M1巨噬细胞极化和坏死性凋亡的分子机制，并发现临床药物氟达拉滨可通过靶向STAT1有效治疗MRSA感染。其中，本研究使用的重组质粒及相关载体均由微谨生物提供，为研究的顺利开展提供了重要支持。

 

研究背景

酚可溶性调节肽（PSMs）是MRSA致病性的关键毒力因子，由核心基因组编码，几乎所有菌株均可产生。其中PSMα3因具有强效的细胞毒性和裂解活性而备受关注，其独特的α-螺旋结构赋予其强大的膜破坏能力。更有意思的是，PSMα3还能催化β-内酰胺类抗生素的降解，兼具促进毒力和耐药性的双重功能。

巨噬细胞在抗感染免疫中发挥核心作用。M1型巨噬细胞通过释放促炎细胞因子和活性氧来清除病原体，但过度激活也会导致组织损伤和细胞因子风暴。细菌在与宿主免疫系统的博弈中进化出多种逃逸策略。然而，PSMα3对巨噬细胞极化和细胞死亡的具体影响此前尚不清楚。

关键发现

1. PSMα3驱动巨噬细胞M1极化

研究团队发现，PSMα3处理THP-1来源巨噬细胞和小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）后，可浓度依赖性上调M1极化标志物（TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、CXCL-10）的表达，而下调M2极化标志物（IL-1RA、FN-1、CD206）的表达。Luminex多因子分析结果证实，PSMα3可显著增加M1极化相关促炎细胞因子和趋化因子的分泌。

重要的是，与野生型MRSA（LAC）感染相比，PSMα3基因敲除株（Δpsmα3）感染巨噬细胞后TNF-α、IL-1β和IL-6的分泌显著减少，而回补株恢复了这些因子的分泌水平。在所有PSM家族成员中，PSMα3诱导的细胞因子释放水平最高。

 

ISGF3复合物调控M1型巨噬细胞极化与坏死性凋亡

2. PSMα3诱导巨噬细胞坏死性凋亡

PSMα3对巨噬细胞的半数抑制浓度（IC50）为2.496 ± 0.051 μM。通过细胞死亡通路特异性抑制剂筛选，发现坏死性凋亡抑制剂（Nec-1、NSA、GSK'872）能显著逆转PSMα3诱导的细胞毒性，而凋亡、焦亡、自噬和铁死亡抑制剂均无显著保护效果。

MLKL基因敲除实验进一步证实，PSMα3的细胞毒性在MLKL-/-巨噬细胞中显著减弱。在MRSA感染模型中，Δpsmα3株引起的细胞毒性显著低于野生株，且Nec-1和NSA均能保护巨噬细胞免受野生株破坏。

3. 蛋白质组学揭示ISGF3复合物与坏死小体之间的交互作用

蛋白质组学分析共鉴定出5208种蛋白。差异表达蛋白富集于JAK-STAT通路和炎症反应相关生物学过程。KEGG富集分析显示"坏死性凋亡"为显著功能通路。

值得注意的是，蛋白互作网络分析揭示了IRF9与SQSTM1/p62之间的潜在关联——IRF9是ISGF3复合物（由IRF9、STAT1、STAT2组成）的关键组分，SQSTM1/p62则参与坏死小体（RIP1-RIP3-MLKL）的形成调控。这提示JAK-STAT1通路与坏死性凋亡信号之间可能存在交互作用。

4. PSMα3激活ISGF3复合物并调控坏死小体形成

PSMα3处理显著上调IRF9表达及STAT1和STAT2的磷酸化水平，证实ISGF3复合物被激活。同时，SQSTM1/p62表达上调，RIP1、RIP3和MLKL磷酸化水平显著增加，表明坏死性凋亡信号被激活。

Co-IP实验证实，PSMα3处理后IRF9直接与磷酸化的STAT1和STAT2相互作用形成ISGF3复合物，SQSTM1/p62直接与p-RIP1、p-RIP3和p-MLKL相互作用促进坏死小体形成。

 

PSMα3激活巨噬细胞中的ISGF3复合物与坏死小体复合物

5. ISGF3复合物是PSMα3诱导M1极化和坏死性凋亡所必需

通过siRNA分别敲低IRF9、STAT1和STAT2后，PSMα3诱导的M1相关细胞因子和趋化因子分泌显著减少。其中STAT1敲低的效果最为显著——TNF-α从约350 pg/mL降至约120 pg/mL，IL-1β从约280 pg/mL降至约100 pg/mL。同时，RIP1、RIP3和MLKL的磷酸化水平也显著降低。

6. FPR2是介导PSMα3效应的关键受体

FPR2已被报道可介导PSMα3诱导的炎症反应。本研究发现，FPR2敲低后PSMα3诱导的M1极化和坏死性凋亡均显著减弱。FPR2抑制剂WRW4同样能有效阻断PSMα3的效应。在人原代巨噬细胞中，WRW4处理同样抑制了PSMα3诱导的STAT1磷酸化和坏死性凋亡标志物的上调。

7. 氟达拉滨有效缓解MRSA感染

基于上述机制，研究团队通过筛选，最终锁定临床已上市药物氟达拉滨（一种STAT1抑制剂，已获批用于白血病治疗）。在MRSA诱导的败血症模型中，50 mg/kg氟达拉滨治疗将小鼠生存率从0%提升至80%，并显著降低血液、肺、肝、脾和肾中的细菌载量。HE染色显示组织损伤得到有效缓解。

关键实验证实：氟达拉滨对MRSA的最小抑菌浓度（MIC）超过512 μg/mL，表明其不具直接抗菌活性，治疗作用主要通过抑制PSMα3介导的致病机制实现。在Δpsmα3感染模型中，氟达拉滨的治疗效果显著减弱（生存率仅从50%提升至60%，无统计学意义），进一步证实了这一结论。

在MRSA肺炎模型中，氟达拉滨将生存率从0%提升至60%，并显著降低肺部细菌载量。另一种STAT1抑制剂STAT1/3-IN-1同样将生存率提升至50%，证实STAT1抑制是氟达拉滨发挥保护作用的关键机制。

8. 氟达拉滨抑制细胞因子风暴和坏死性凋亡

免疫组化分析显示，氟达拉滨治疗有效降低了感染小鼠肺和肝脏中IL-1β的表达。血浆中TNF-α、IL-1β和IL-6水平也显著下降。

免疫荧光分析表明，氟达拉滨治疗减少了感染部位巨噬细胞的浸润，并有效抑制了肺巨噬细胞中MLKL的磷酸化，证实其在体内抑制了坏死性凋亡。

 

氟达拉滨可在体内抑制MRSA感染所诱导的细胞因子风暴及坏死性凋亡

总结

本研究首次系统揭示了PSMα3驱动MRSA致病性的全新分子机制。PSMα3一方面通过FPR2受体激活ISGF3复合物（IRF9-STAT1-STAT2），驱动巨噬细胞M1极化并引发促炎因子大量释放；另一方面通过SQSTM1/p62促进坏死小体（RIP1-RIP3-MLKL）组装，诱导巨噬细胞坏死性凋亡。两条通路通过STAT1和SQSTM1/p62形成交互，协同加剧炎症损伤与免疫逃逸。基于此，临床药物氟达拉滨通过抑制STAT1，可同时阻断上述两条致病通路，有效缓解MRSA感染。这种“抗毒力”策略不直接杀灭细菌，而是通过“缴械”病原体、减轻宿主损伤，为免疫系统和抗生素赢得清除时间，有望延缓耐药性的发展。